JP2014095402A - Electromagnetic clutch, and device and method for controlling the same - Google Patents

Electromagnetic clutch, and device and method for controlling the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic clutch that is improved in operability while suppressing power consumption.SOLUTION: There is provided an electromagnetic clutch 100 including: an armature 4 provided with two or more streaks of non-magnetic parts 41 and 42 differing in diameter and attached to a rotary shaft LO; a rotor 1 including a friction plate 13 opposed to the armature, the friction plate being provided with three streaks of non-magnetic parts 131-133 having different diameters so as not to be overlapped with the non-magnetic parts 41 and 42, the rotor rotating around the rotary shaft LO by external force; a stator 2 having an electromagnetic coil 3 applying a magnetic flux generated by power conduction to the friction plate 13 to allow the armature 4 to be fixedly attracted to the rotor 1; and a control device 30 for the electromagnetic coil. The control device 30 is provided with a magnetomotive force change circuit 10 for setting electromotive force of the electromagnetic coil 3 to be higher than electromotive force in a normal operation of the electromagnetic clutch 100 in response to a power conduction start command to the electromagnetic coil 3, and returning the electromotive force of the electromagnetic coil 3 to the electromotive force in the normal operation of the electromagnetic clutch 100 when the armature 4 is fixedly attracted to the rotor 1.

Description

本発明は、電磁石を用いて動力の伝達の断続を行う電磁クラッチ、電磁クラッチの制御装置及び電磁クラッチの制御方法に関する。   The present invention relates to an electromagnetic clutch that performs intermittent transmission of power using an electromagnet, an electromagnetic clutch control device, and an electromagnetic clutch control method.

電磁クラッチは、車両用のエアコンディショナの圧縮機の駆動機構等において、動力の伝達の断続を電磁コイルを用いて行う際に使用される。圧縮機の回転軸の先端部にはアーマチャが固定されており、アーマチャに隣接する回転軸にはエンジン等によって駆動されるロータがベアリングを介して取り付けられていて、回転軸に対して回転可能になっている。ロータには圧縮機側からリング状に凹部が形成されており、この凹部内には電磁コイルを備えたステータが、凹部内壁との間に隙間を開けて挿入されている。アーマチャはロータ側に移動可能であり、電磁コイルが通電されると、ロータとアーマチャ間を通る磁束により、アーマチャがロータ側に吸引されてロータに固着される。ロータのアーマチャとの接触面には摩擦板が設けられており、アーマチャがロータに固着されると、ロータの回転がアーマチャを介して圧縮機の回転軸に伝えられて圧縮機が回転する。   The electromagnetic clutch is used when power transmission is intermittently performed using an electromagnetic coil in a drive mechanism of a compressor of a vehicle air conditioner. An armature is fixed to the tip of the rotating shaft of the compressor, and a rotor driven by an engine or the like is attached to the rotating shaft adjacent to the armature via a bearing so that it can rotate with respect to the rotating shaft. It has become. A recess is formed in the rotor in a ring shape from the compressor side, and a stator including an electromagnetic coil is inserted into the recess with a gap between the recess and the inner wall. The armature can move to the rotor side. When the electromagnetic coil is energized, the armature is attracted to the rotor side and fixed to the rotor by the magnetic flux passing between the rotor and the armature. A friction plate is provided on the contact surface of the rotor with the armature. When the armature is fixed to the rotor, the rotation of the rotor is transmitted to the rotation shaft of the compressor via the armature, and the compressor rotates.

一般に、アーマチャは円周方向に周回するスリットによって内側アーマチャと外側アーマチャに分離されており、内側アーマチャと外側アーマチャは、スリットを円周方向に複数に分割する接続部(ブリッジ)によって接続されている。一方、アーマチャと磁気結合するロータには、アーマチャのスリットに重ならないように円周方向に2条のスリットが設けられており、2条のスリットによりロータは外側ロータ、中央ロータ及び内側ロータに分割されている。外側ロータと中央ロータ及び中央ロータと内側ロータは、それぞれスリットを円周方向に複数に分割する接続部によって接続されている。この構造の電磁クラッチでは、ロータとアーマチャの間に、内側ロータと内側アーマチャの第1対向面、内側アーマチャと中央ロータの第2対向面、中央ロータと外側アーマチャの第3対向面及び外側アーマチャと外側ロータの第4対向面の4箇所の対向面がある。   Generally, an armature is separated into an inner armature and an outer armature by a slit that circulates in the circumferential direction, and the inner armature and the outer armature are connected by a connecting portion (bridge) that divides the slit into a plurality of portions in the circumferential direction. . On the other hand, the rotor that is magnetically coupled to the armature is provided with two slits in the circumferential direction so as not to overlap the armature slit, and the rotor is divided into the outer rotor, the central rotor, and the inner rotor by the two slits. Has been. The outer rotor and the central rotor and the central rotor and the inner rotor are connected by connecting portions that divide the slit into a plurality of portions in the circumferential direction. In the electromagnetic clutch having this structure, between the rotor and the armature, the first opposing surface of the inner rotor and the inner armature, the second opposing surface of the inner armature and the central rotor, the third opposing surface of the central rotor and the outer armature, and the outer armature There are four opposing surfaces of the fourth opposing surface of the outer rotor.

従って、電磁コイルが通電された時の磁束の方向がロータの内側から外側の方向であるとすると、磁束はスリットによって遮られるので、磁束は内側ロータから第1対向面を通って内側アーマチャに入る。内側アーマチャに入った磁束は同じくスリットによって遮られるので、第2対向面を通って中央ロータに入った後に第3対向面を通って外側アーマチャに入り、第4対向面を通って外側ロータに戻ってくる。このように磁束が内側ロータ→内側アーマチャ→中央ロータ→外側アーマチャ→外側ロータの経路(磁路)でロータとアーマチャの間をジグザグに貫くので、ロータとアーマチャとの間の吸引力が強力になる。   Therefore, if the direction of the magnetic flux when the electromagnetic coil is energized is the direction from the inner side to the outer side of the rotor, the magnetic flux is blocked by the slit, so that the magnetic flux enters the inner armature from the inner rotor through the first facing surface. . Since the magnetic flux entering the inner armature is also blocked by the slit, it enters the central rotor through the second opposing surface, then enters the outer armature through the third opposing surface, and returns to the outer rotor through the fourth opposing surface. Come. In this way, the magnetic flux penetrates between the rotor and the armature in a path (magnetic path) of the inner rotor → inner armature → center rotor → outer armature → outer rotor so that the attractive force between the rotor and the armature becomes strong. .

更に、アーマチャに円周方向に2条のスリットを設け、ロータには、アーマチャのスリットに重ならないように円周方向に3条のスリットを設けて、アーマチャとロータとの間の対向面を6箇所とした電磁クラッチも提案されている(例えば特許文献1参照)。アーマチャとロータとの間に対向面が6箇所ある電磁クラッチは、対向面が4箇所の電磁クラッチに対して、電磁コイル通電時に同じ伝達トルクを得るために約2/3の磁束しか必要としない特徴があり、電力消費を低く抑えることができる。そして、必要磁束量が低いと電磁コイルの磁気回路を構成する鉄部分の肉厚も薄くすることができ、電磁クラッチの軽量化も可能であり、車両の燃費性能が向上する。   Further, the armature is provided with two slits in the circumferential direction, and the rotor is provided with three slits in the circumferential direction so as not to overlap the slits of the armature, so that the opposing surface between the armature and the rotor is 6 An electromagnetic clutch as a location has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). An electromagnetic clutch having six opposing surfaces between the armature and the rotor requires only about 2/3 of the magnetic flux to obtain the same transmission torque when the electromagnetic coil is energized, compared to an electromagnetic clutch having four opposing surfaces. There is a feature and power consumption can be kept low. And if the amount of required magnetic flux is low, the thickness of the iron part which comprises the magnetic circuit of an electromagnetic coil can also be made thin, the electromagnetic clutch can be reduced in weight, and the fuel consumption performance of a vehicle improves.

なお、ロータとアーマチャの間のエアギャップにおいて、磁路が形成される対向面は、吸引面、磁極と呼ばれたり、対向面が4箇所の電磁クラッチがダブルフラックス、対向面が6箇所の電磁クラッチがトリプルフラックスの電磁クラッチと呼ばれたりしている。本出願では以後、ロータとアーマチャとの間のエアギャップを磁束が横切る箇所(対向面)を対向磁路として説明する。   In the air gap between the rotor and the armature, the facing surface on which the magnetic path is formed is called an attracting surface or a magnetic pole. The facing surface has four electromagnetic clutches with double flux and the facing surface has six electromagnetic surfaces. The clutch is called a triple flux electromagnetic clutch. In the present application, hereinafter, a description will be given by assuming that a portion (opposing surface) where the magnetic flux crosses the air gap between the rotor and the armature is an opposing magnetic path.

特開2005−344876号公報JP 2005-344876 A

前述のように、ロータとアーマチャの間の対向磁路を6箇所にした方が、対向磁路が4箇所の場合よりも、電磁クラッチは高い伝達トルクを発生することができる。しかしながら、ロータとアーマチャの間の対向磁路の箇所を6箇所以上に増大させると、ロータとアーマチャの間のエアギャップを横切る磁路が長くなる。このため、電磁コイルへの通電開始時の電磁吸引力、即ち、電磁クラッチをオフ状態からオン状態にするための作動吸引力が小さく、電磁クラッチの作動性(始動特性)が悪化するという課題があった。   As described above, the electromagnetic clutch can generate higher transmission torque when there are six opposing magnetic paths between the rotor and the armature than when there are four opposing magnetic paths. However, if the number of opposing magnetic paths between the rotor and the armature is increased to six or more, the magnetic path across the air gap between the rotor and the armature becomes longer. For this reason, the electromagnetic attraction force at the start of energization of the electromagnetic coil, that is, the operating attraction force for switching the electromagnetic clutch from the off state to the on state is small, and the operability (starting characteristics) of the electromagnetic clutch is deteriorated. there were.

本発明は、上記課題に鑑み、電磁クラッチの消費電力を抑えつつ、電磁クラッチの始動特性を向上させて電磁クラッチの作動性を良くした電磁クラッチ、電磁クラッチの制御装置及び電磁クラッチの制御方法を提供するものである。   In view of the above problems, the present invention provides an electromagnetic clutch, an electromagnetic clutch control device, and an electromagnetic clutch control method that improve the starting characteristics of the electromagnetic clutch and improve the operability of the electromagnetic clutch while suppressing the power consumption of the electromagnetic clutch. It is to provide.

上記課題を解決する本発明に係る電磁クラッチ(100)は、円周方向に半径が異なる少なくとも2条の非磁性部(41,42)が設けられて回転軸(7)に取り付けられたアーマチャ(4)と、アーマチャ(4)に対向する摩擦板(8)を備え、摩擦板(8)には円周方向の半径を異ならせて非磁性部(41,42)に重ならないようにした少なくとも3条の非磁性部(81,82,83)が設けられ、外力により回転軸(7)に対して回転するロータ(1)と、通電により発生する磁束を摩擦板(8)に与えてアーマチャ(4)を電磁吸引してロータ(1)に固着させる電磁コイル(3)を備えたステータ(2)、及び電磁コイル(3)への通電を制御する制御装置(30)とを備え、制御装置(30)は、電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、電磁コイル(3)の起磁力を高め、アーマチャ(4)が電磁吸引されてロータ(1)に固着した時に、電磁コイル(3)の起磁力を通常動作時の起磁力に戻す起磁力変更手段(10)を備えることを特徴としている。   An electromagnetic clutch (100) according to the present invention that solves the above-described problems is provided with an armature (at least two non-magnetic portions (41, 42) having different radii in the circumferential direction and attached to a rotating shaft (7)). 4) and a friction plate (8) facing the armature (4), and the friction plate (8) has a different radius in the circumferential direction so as not to overlap the non-magnetic portions (41, 42). Three non-magnetic portions (81, 82, 83) are provided, the rotor (1) that rotates with respect to the rotating shaft (7) by an external force, and a magnetic flux generated by energization is applied to the friction plate (8) to provide the armature. A stator (2) having an electromagnetic coil (3) for electromagnetically attracting (4) to the rotor (1) and a control device (30) for controlling energization of the electromagnetic coil (3); The device (30) opens the energization of the electromagnetic coil (3). When a command is issued, the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) is increased, and when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) is increased during normal operation. A magnetomotive force changing means (10) for returning the magnetic force is provided.

上記課題を解決する本発明に係る電磁クラッチ(100)の制御装置(30)は、円周方向に半径が異なる少なくとも2条の非磁性部(41,42)が設けられて回転軸(7)に取り付けられたアーマチャ(4)と、アーマチャ(4)に対向する摩擦板(8)を備え、摩擦板(8)には円周方向の半径を異ならせて非磁性部(41,42)に重ならないようにした少なくとも3条の非磁性部(81,82,83)が設けられ、外力により回転軸(7)に対して回転するロータ(1)及び通電により発生する磁束を摩擦板(8)に与えてアーマチャ(4)を電磁吸引してロータ(1)に固着させる電磁コイル(3)を備えたステータ(2)を備える電磁クラッチ(100)の制御装置(30)であって、電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、電磁コイル(3)の起磁力を高め、アーマチャ(4)が電磁吸引されてロータ(1)に固着した時に、電磁コイル(3)の起磁力を通常動作時の起磁力に戻す起磁力変更手段(10)を備えることを特徴としている。   The control device (30) of the electromagnetic clutch (100) according to the present invention for solving the above-mentioned problems is provided with at least two non-magnetic portions (41, 42) having different radii in the circumferential direction, and the rotating shaft (7) The armature (4) attached to the armature (4) and the friction plate (8) facing the armature (4) are provided. The friction plate (8) has different radii in the circumferential direction so that the nonmagnetic portions (41, 42) At least three non-magnetic portions (81, 82, 83) that are not overlapped are provided, the rotor (1) that rotates with respect to the rotating shaft (7) by an external force, and the magnetic flux generated by energization is applied to the friction plate (8 ) And a control device (30) for an electromagnetic clutch (100) including a stator (2) having an electromagnetic coil (3) for electromagnetically attracting the armature (4) to the rotor (1). Energization start command to coil (3) is issued When the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) is returned to the magnetomotive force during normal operation. A magnetomotive force changing means (10) is provided.

上記課題を解決する本発明に係る電磁クラッチ(100)の制御方法は、円周方向に半径が異なる少なくとも2条の非磁性部(41,42)が設けられて回転軸(7)に取り付けられたアーマチャ(4)、アーマチャ(4)に対向する摩擦板(8)を備え、摩擦板(8)には円周方向の半径を異ならせて非磁性部(41,42)に重ならないようにした少なくとも3条の非磁性部(81,82,83)が設けられ、外力により回転軸(7)に対して回転するロータ(1)、通電により発生する磁束を摩擦板(8)に与えてアーマチャ(4)を電磁吸引してロータ(1)に固着させる電磁コイル(3)を備えたステータ(2)、及び電磁コイル(8)の通電制御を行う制御装置(30)を備える電磁クラッチ(100)の制御方法であって、電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、制御装置(30)に電磁コイル(3)の起磁力を高める動作を行わせ、アーマチャ(4)が電磁吸引されてロータ(1)に固着した時に、制御装置(30)に電磁コイル(3)の起磁力を通常動作時の起磁力に戻す動作を行わせることを特徴としている。   The method for controlling the electromagnetic clutch (100) according to the present invention for solving the above-described problems is provided with at least two non-magnetic portions (41, 42) having different radii in the circumferential direction and attached to the rotating shaft (7). The armature (4) and the friction plate (8) facing the armature (4) are provided, and the friction plate (8) has a different radius in the circumferential direction so as not to overlap the nonmagnetic portions (41, 42). The at least three non-magnetic portions (81, 82, 83) are provided, the rotor (1) is rotated with respect to the rotating shaft (7) by external force, and the magnetic flux generated by energization is applied to the friction plate (8). An electromagnetic clutch comprising a stator (2) having an electromagnetic coil (3) for electromagnetically attracting the armature (4) and fixing the armature (4) to the rotor (1), and a controller (30) for controlling energization of the electromagnetic coil (8). 100) control method, When an energization start command is issued to the coil (3), the controller (30) is operated to increase the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3), and the armature (4) is electromagnetically attracted to the rotor (1). When fixed, the control device (30) is made to perform an operation of returning the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) to the magnetomotive force during normal operation.

これにより、電磁クラッチの電磁コイルへの通電開始指令が出された時に、電磁コイルに通常よりも大きな起磁力が与えられるため、ロータとアーマチャとの間に大きな電磁吸引力が発生し、電磁クラッチがオフ状態からオン状態になる際の電磁クラッチの作動性を高めることができる。その後、アーマチャが摩擦板に吸着されると電磁コイルの起磁力が通常状態の起磁力に戻されるため、電磁コイルの消費電力を抑えることができる。   As a result, when an energization start command is issued to the electromagnetic coil of the electromagnetic clutch, a larger magnetomotive force than usual is given to the electromagnetic coil, so that a large electromagnetic attraction force is generated between the rotor and the armature. Therefore, the operability of the electromagnetic clutch can be improved when the engine is switched from the off state to the on state. After that, when the armature is attracted to the friction plate, the magnetomotive force of the electromagnetic coil is returned to the normal magnetomotive force, so that the power consumption of the electromagnetic coil can be suppressed.

なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol attached | subjected above is an example which shows a corresponding relationship with the specific embodiment as described in embodiment mentioned later.

(a)は本発明の電磁クラッチが、自動車用エアコンディショナ(カーエアコン)の圧縮機(コンプレッサ)に設置された場合の、カーエアコンシステムの構成の一実施例を示す構成図、(b)は(a)に示した制御装置がエアコンコンピュータ(ECU)に組み込まれた変形実施例を示す部分構成図である。(A) The block diagram which shows one Example of a structure of a car air conditioner system when the electromagnetic clutch of this invention is installed in the compressor (compressor) of the air conditioner (car air conditioner) for motor vehicles, (b) FIG. 5 is a partial configuration diagram showing a modified embodiment in which the control device shown in (a) is incorporated in an air conditioner computer (ECU). (a)は図1(a)に示したカーエアコンシステムの圧縮機に取り付けられた本発明の第1の実施形態の電磁クラッチの断面構成を含む電磁クラッチの一実施例の構成図、(b)は(a)で説明した実施例の変形実施例の構成を示すものであり、DC−DCコンバータの代わりにPWM制御回路が使用された実施例を示す部分構成図である。(A) The block diagram of one Example of the electromagnetic clutch containing the cross-sectional structure of the electromagnetic clutch of the 1st Embodiment of this invention attached to the compressor of the car air-conditioning system shown to Fig.1 (a), (b) ) Shows a configuration of a modified embodiment of the embodiment described in (a), and is a partial configuration diagram showing an embodiment in which a PWM control circuit is used instead of the DC-DC converter. 3条のスリットが設けられたロータと、2条のスリットが設けられたアーマチャの、スリット配置と接続部位置を比較して示すロータとアーマチャの正面図と断面図である。It is the front view and sectional drawing of a rotor and an armature which show a slit arrangement and a connecting part position of a rotor provided with three slits, and an armature provided with two slits. (a)はアーマチャに単一のリング状非磁性部があり、ロータの摩擦板に2条のリング状非磁性部がある電磁クラッチの、摩擦面空隙(対向磁路間の空隙)が0mmの場合(オン時)のアーマチャとロータの状態を示す概略断面図、(b)は(a)に示した電磁クラッチの、対向磁路間の空隙が0.5mmある場合(オフ時)のアーマチャとロータの状態を示す概略断面図、(c)はアーマチャに2条のリング状非磁性部があり、ロータの摩擦板に3条のリング状非磁性部がある電磁クラッチの、対向磁路間の空隙が0mmの場合(オン時)のアーマチャとロータの状態を示す概略断面図、(d)は(a)に示した電磁クラッチの、対向磁路間の空隙が0.5mmある場合(オフ時)のアーマチャとロータの状態を示す概略断面図である。(A) is an electromagnetic clutch having a single ring-shaped non-magnetic portion on the armature and two ring-shaped non-magnetic portions on the friction plate of the rotor, and the friction surface gap (the gap between the opposing magnetic paths) is 0 mm. (B) is a schematic cross-sectional view showing the state of the armature and rotor in the case (on), and (b) is the armature in the case where the gap between the opposed magnetic paths of the electromagnetic clutch shown in (a) is 0.5 mm (off). Schematic cross-sectional view showing the state of the rotor, (c) is an armature having two ring-shaped non-magnetic portions on the armature and three clutch-shaped non-magnetic portions on the friction plate of the rotor between the opposing magnetic paths. Schematic sectional view showing the state of the armature and rotor when the gap is 0 mm (when on), (d) is when the gap between the opposed magnetic paths of the electromagnetic clutch shown in (a) is 0.5 mm (when off) It is a schematic sectional drawing which shows the state of an armature and a rotor. 図4(a)から(d)に示した電磁クラッチにおける対向磁路の数とオン時及びオフ→オン時の電磁コイルの起磁力に対する吸引力の大きさを比較して示すテーブルである。5 is a table showing a comparison of the number of opposing magnetic paths in the electromagnetic clutch shown in FIGS. 4A to 4D and the magnitude of the attractive force with respect to the magnetomotive force of the electromagnetic coil when ON and OFF → ON. (a)は図2(a)に示したDC−DCコンバータの動作の一例を説明する波形図、(b)は図2(b)に示したPWM制御回路の動作の一例を説明する波形図である。FIG. 2A is a waveform diagram for explaining an example of the operation of the DC-DC converter shown in FIG. 2A, and FIG. 2B is a waveform diagram for explaining an example of the operation of the PWM control circuit shown in FIG. It is. (a)は電磁クラッチのアーマチャとロータに設ける非磁性部がリング状スリットで構成される場合の、ロータ側の構造を示す部分斜視図、(b)は電磁クラッチのアーマチャとロータに設ける非磁性部が非磁性体のリング状部材で構成される場合の、ロータ側の構造を示す部分斜視図である。(A) is a partial perspective view showing the structure on the rotor side when the armature of the electromagnetic clutch and the nonmagnetic part provided on the rotor are formed by ring-shaped slits, and (b) is the nonmagnetic part provided on the armature and rotor of the electromagnetic clutch. It is a fragmentary perspective view which shows the structure by the side of a rotor when a part is comprised with the ring-shaped member of a nonmagnetic material. 電磁クラッチのアーマチャとロータ間の対向磁路の数が6で、アーマチャとロータに設ける非磁性部がスリットで形成される場合と非磁性リングで構成される場合における、オン時及びオフ→オン時の電磁コイルの起磁力に対する吸引力の大きさを比較して示すテーブルである。When the number of opposed magnetic paths between the armature of the electromagnetic clutch and the rotor is 6, and when the nonmagnetic part provided in the armature and the rotor is formed by a slit and when it is configured by a nonmagnetic ring, when ON and OFF → ON It is a table which compares and shows the magnitude | size of the attractive force with respect to the magnetomotive force of the electromagnetic coil of. 図1(a)に示したカーエアコンシステムの圧縮機に取り付けられた本発明の第2の実施形態の電磁クラッチの断面構成を含む電磁クラッチの一実施例の構成図、(b)は(a)で説明した実施例の変形実施例の構成を示すものであり、DC−DCコンバータの代わりにPWM制御回路が使用された実施例を示す部分構成図である。The block diagram of one Example of the electromagnetic clutch containing the cross-sectional structure of the electromagnetic clutch of the 2nd Embodiment of this invention attached to the compressor of the car air-conditioning system shown to Fig.1 (a), (b) is (a) FIG. 9 is a partial configuration diagram showing an embodiment in which a PWM control circuit is used instead of a DC-DC converter, showing a configuration of a modified embodiment of the embodiment explained in FIG. 4条のスリットが設けられたロータと、3条のスリットが設けられたアーマチャの、スリット配置と接続部位置を比較して示すロータとアーマチャの正面図と断面図である。It is the front view and sectional drawing of a rotor and an armature which show a slit arrangement and a connecting part position of a rotor provided with four slits, and an armature provided with three slits.

以下、図面を用いて本発明の電磁クラッチの実施の形態を具体的な実施例に基いて説明する。ここでは、一例として、本発明の電磁クラッチが、自動車の補機に取り付けられた実施例を説明する。   Hereinafter, embodiments of the electromagnetic clutch according to the present invention will be described with reference to the drawings. Here, as an example, an embodiment in which the electromagnetic clutch of the present invention is attached to an auxiliary machine of an automobile will be described.

図1(a)は本発明の電磁クラッチ100が、自動車用エアコンディショナ(カーエアコン)70の圧縮機(コンプレッサ)71に設置された場合の、カーエアコンシステム80の構成の一実施例を示すものである。カーエアコン70は車室内の空気を冷却、除湿して快適に保つものであり、圧縮機71、凝縮器72、貯蔵庫73、膨張弁74、蒸発器75及びこれらを接続する冷媒通路76を備えている。冷媒通路76に封入された冷媒は圧縮機71で圧縮されて高温・高圧の気体になり、凝縮器72で冷やされて液化された後に貯蔵庫73に一時貯蔵される。貯蔵庫73から出た冷媒は膨張弁74で低圧・低温の霧状になり、蒸発器75で気化されて周囲から熱を奪い、完全な気体の冷媒になって圧縮機71に戻る。カーエアコン70では、車室内の空気又は外気を蒸発器75を通すことによって冷却し、別に設けられたヒータコアを通して温度調節して車室内に吹き出すことによって車室内の温度を調節している。   FIG. 1A shows an embodiment of a configuration of a car air conditioner system 80 in a case where an electromagnetic clutch 100 of the present invention is installed in a compressor 71 of a car air conditioner (car air conditioner) 70. Is. The car air conditioner 70 cools and dehumidifies the air in the passenger compartment to keep it comfortable, and includes a compressor 71, a condenser 72, a storage 73, an expansion valve 74, an evaporator 75, and a refrigerant passage 76 connecting them. Yes. The refrigerant sealed in the refrigerant passage 76 is compressed by the compressor 71 to be a high temperature / high pressure gas, cooled by the condenser 72 and liquefied, and then temporarily stored in the storage 73. The refrigerant coming out of the storage 73 becomes a low-pressure / low-temperature mist in the expansion valve 74, vaporized in the evaporator 75, takes heat from the surroundings, becomes a complete gaseous refrigerant, and returns to the compressor 71. In the car air conditioner 70, the air in the vehicle interior or the outside air is cooled by passing through the evaporator 75, and the temperature in the vehicle interior is adjusted by blowing the air into the vehicle interior by adjusting the temperature through a heater core provided separately.

圧縮機71はエンジン60により駆動されるものであり、エンジン60の回転軸67に取り付けられたブーリ61と圧縮機71の回転軸7に取り付けられたプーリ14との間に掛け渡されたベルト62によって駆動される。電磁クラッチ100はプーリ14の回転を圧縮機71の回転軸7に伝えたり遮断したりするものであり、電磁コイル3に通電があるオン時にエンジン60の駆動力を圧縮機71に伝え、電磁コイル3に通電がないオフ時にエンジン60の駆動力を遮断する。   The compressor 71 is driven by the engine 60, and the belt 62 is stretched between the pulley 61 attached to the rotating shaft 67 of the engine 60 and the pulley 14 attached to the rotating shaft 7 of the compressor 71. Driven by. The electromagnetic clutch 100 transmits or blocks the rotation of the pulley 14 to or from the rotating shaft 7 of the compressor 71, and transmits the driving force of the engine 60 to the compressor 71 when the electromagnetic coil 3 is energized. When the 3 is not energized, the driving force of the engine 60 is cut off.

電磁コイル3は制御装置30及びリレー39を通じて車載のバッテリ38に接続されており、リレー39がオンし、制御装置30によって電流値(電磁コイルの起磁力)が決められるとバッテリ38からの電流が電磁コイル3に流れる。制御装置30には起磁力変更回路10が設けられており、電磁コイル3に与える起磁力はこの起磁力変更回路10によって変更することが可能である。リレー39のオン・オフ及び起磁力変更回路10による起磁力の変更は、リレー39及び制御装置30に破線で示す指令を出すエアコンコンピュータ(ECU)40によって行うことができる。起磁力変更回路10をECU40と別に設けておけば、車両側ECUに変更を加えなくても良い。なお、図1(b)に示す変形実施例のように、制御装置30はECU40に内蔵させることも可能である。+Bは図1(a)に示したバッテリ38の+端子(バッテリ電源)を示す。   The electromagnetic coil 3 is connected to the vehicle-mounted battery 38 through the control device 30 and the relay 39. When the relay 39 is turned on and the current value (magnetomotive force of the electromagnetic coil) is determined by the control device 30, the current from the battery 38 is It flows through the electromagnetic coil 3. The controller 30 is provided with a magnetomotive force changing circuit 10, and the magnetomotive force applied to the electromagnetic coil 3 can be changed by the magnetomotive force changing circuit 10. The relay 39 can be turned on / off and the magnetomotive force can be changed by the magnetomotive force changing circuit 10 by an air conditioner computer (ECU) 40 that issues a command indicated by a broken line to the relay 39 and the control device 30. If the magnetomotive force changing circuit 10 is provided separately from the ECU 40, the vehicle-side ECU need not be changed. Note that the control device 30 can be built in the ECU 40 as in the modified embodiment shown in FIG. + B indicates a + terminal (battery power supply) of the battery 38 shown in FIG.

図2(a)は、図1(a)に示したカーエアコンシステム80の圧縮機71に取り付けられた本発明の第1の実施形態の電磁クラッチ100の断面構成を含む電磁クラッチ100の一実施例の構成を示すものである。大部分が鉄等の磁性体で構成されるロータ1は、圧縮機71のハウジング77にベアリング6を介して回転自在に固定されている。79Bはベアリング6を圧縮機71のハウジング77に固定する止め輪である。一方、コンプレッサ71の回転軸7の先端部にはインナハブ5がボルト15によって固定されており、インナハブ5の外周部にはダンパゴム16を介してアウタハブ17が取り付けられている。そして、アウタハブ17のロータ1側の面には取付部材19によって大部分が磁性体で構成されるアーマチャ4が固定されている。インナハブ5、ダンパゴム16、アウタハブ17及びアーマチャ4は回転軸7と共に回転する。この時、アーマチャ4は、インナハブ5に対してダンパゴム16の作用により弾性的に保持されており、ロータ1側に移動することが可能である。   FIG. 2A shows an embodiment of the electromagnetic clutch 100 including a cross-sectional configuration of the electromagnetic clutch 100 according to the first embodiment of the present invention attached to the compressor 71 of the car air conditioner system 80 shown in FIG. The structure of an example is shown. The rotor 1 composed mostly of a magnetic material such as iron is fixed to a housing 77 of a compressor 71 through a bearing 6 so as to be freely rotatable. 79B is a retaining ring that fixes the bearing 6 to the housing 77 of the compressor 71. On the other hand, an inner hub 5 is fixed to the front end portion of the rotating shaft 7 of the compressor 71 by a bolt 15, and an outer hub 17 is attached to the outer peripheral portion of the inner hub 5 via a damper rubber 16. The armature 4, which is mostly made of a magnetic material, is fixed to the surface of the outer hub 17 on the rotor 1 side by a mounting member 19. The inner hub 5, the damper rubber 16, the outer hub 17 and the armature 4 rotate together with the rotating shaft 7. At this time, the armature 4 is elastically held by the action of the damper rubber 16 with respect to the inner hub 5 and can move to the rotor 1 side.

ロータ1は、アーマチャ4側の端板が摩擦板8となっており、摩擦板8の表面の摩擦面がアーマチャ4と連結、遮断を行う。そして、ロータ1の外周部が図1(a)に示したプーリ14となっており、プーリ14に設けられた複数のV溝に図示しないベルトのV突起が係合する。一方、ロータ1には圧縮機71のハウジング77側に開口するリング状の凹部18が形成されており、ロータ1は断面がコ字状になっている。この凹部18内には、圧縮機71のハウジング77に固定されたステータ2が挿入されている。ロータ1の凹部18の内壁面とステータ2との間には隙間があり、ロータ1はステータ2に接触することなく回転軸7の回りを回転することができる。   In the rotor 1, the end plate on the armature 4 side is a friction plate 8, and the friction surface on the surface of the friction plate 8 is connected to and disconnected from the armature 4. The outer peripheral portion of the rotor 1 is the pulley 14 shown in FIG. 1A, and the belt V projections (not shown) are engaged with a plurality of V grooves provided in the pulley 14. On the other hand, the rotor 1 is formed with a ring-shaped recess 18 that opens to the housing 77 side of the compressor 71, and the rotor 1 has a U-shaped cross section. The stator 2 fixed to the housing 77 of the compressor 71 is inserted into the recess 18. There is a gap between the inner wall surface of the concave portion 18 of the rotor 1 and the stator 2, and the rotor 1 can rotate around the rotary shaft 7 without contacting the stator 2.

ステータ2はリング状のスプール21内に巻回された電磁コイル3、スプール21の周囲に設けられたヨーク部22及びヨーク部22が固着された取付板78を備えており、取付板78が止め輪79Aによって圧縮機71のハウジング77に固定されている。スプール21は、電気絶縁性を有する樹脂を構成材として樹脂成形により形成される。ステータ2のヨーク部22には貫通孔22aがあり、この貫通孔22aを通じて電磁コイル3の両端部がリード線31によって外部に引き出され、一端は車両側に電気的に接地されており、他端は制御装置30とリレー39を通じてバッテリ電源+Bに接続されている。この実施例では、制御装置30の内部にバッテリ電源+Bの電圧を昇圧するDC−DCコンバータ11が起磁力変更回路10として内蔵されている。なお、電磁コイル3に与える起磁力変更回路10としては、DC−DCコンバータ11の代わりに、図2(b)に示すPWM制御回路12を用いることも可能である。   The stator 2 includes an electromagnetic coil 3 wound in a ring-shaped spool 21, a yoke portion 22 provided around the spool 21, and a mounting plate 78 to which the yoke portion 22 is fixed. The ring 79A is fixed to the housing 77 of the compressor 71. The spool 21 is formed by resin molding using an electrically insulating resin as a constituent material. The yoke portion 22 of the stator 2 has a through hole 22a, and both end portions of the electromagnetic coil 3 are drawn out by the lead wire 31 through the through hole 22a, and one end is electrically grounded to the vehicle side. Is connected to the battery power source + B through the control device 30 and the relay 39. In this embodiment, a DC-DC converter 11 that boosts the voltage of the battery power source + B is built in the control device 30 as the magnetomotive force changing circuit 10. As the magnetomotive force changing circuit 10 applied to the electromagnetic coil 3, a PWM control circuit 12 shown in FIG. 2B can be used instead of the DC-DC converter 11.

更に、本発明のロータ1のアーマチャ4側にある摩擦板8には、ステータ2に内蔵される電磁コイル3が発生する磁束をアーマチャ4側に鎖交させるために、磁気遮断部である非磁性部としてリング状のスリットが、半径を異ならせて3条以上設けられる。この実施例の摩擦板8には、ベアリング6側から順に半径の異なる3条のリング状のスリット81,82,83が設けられている。このスリット81,82,83により摩擦板8は回転軸7側から第1ロータ部8A,第2ロータ部8B、第3ロータ部8C及び第4ロータ部8Dに分割されている。スリット81,82,83を空隙のままにする時は、第1ロータ部8Aと第2ロータ部8B、第2ロータ部8Bと第3ロータ部8C及び第3ロータ部8Cと第4ロータ部8Dとを接続するために、各スリット81,82,83には接続部が設けられる。この接続部については後述する。また、スリット81,82,83の空隙に、例えば銅やステンレスのような非磁性体を充填して非磁性リングを形成する場合には、接続部は不要である。   Further, the friction plate 8 on the armature 4 side of the rotor 1 according to the present invention has a nonmagnetic property as a magnetic blocker in order to link the magnetic flux generated by the electromagnetic coil 3 built in the stator 2 to the armature 4 side. Three or more ring-shaped slits having different radii are provided as parts. The friction plate 8 of this embodiment is provided with three ring-shaped slits 81, 82, 83 having different radii in order from the bearing 6 side. The friction plate 8 is divided into the first rotor portion 8A, the second rotor portion 8B, the third rotor portion 8C, and the fourth rotor portion 8D from the rotary shaft 7 side by the slits 81, 82, 83. When the slits 81, 82, and 83 are left as gaps, the first rotor portion 8A and the second rotor portion 8B, the second rotor portion 8B and the third rotor portion 8C, and the third rotor portion 8C and the fourth rotor portion 8D. Are connected to the slits 81, 82, 83. This connecting portion will be described later. Further, when the non-magnetic ring is formed by filling the gaps of the slits 81, 82, and 83 with a non-magnetic material such as copper or stainless steel, a connecting portion is unnecessary.

同様に、摩擦板8に対向する円環状の板状部材であるアーマチャ4にも、磁束を摩擦板8側に鎖交させるために、磁気遮断部である非磁性部としてリング状のスリットが、摩擦板8にあるスリットとは半径を異ならせて2条以上設けられる。この実施例のアーマチャ4には、回転軸7側から順に半径の異なる2条のリング状のスリット41,42が設けられている。このスリット41,42によりアーマチャ4は回転軸7側から第1リング部4A,第2リング部4B及び第3リング部4Cに分割されている。スリット41,42を空隙のままにする時は、第1リング部4Aと第2リング部4B及び第2リング部4Bと第3リング部4Cとを接続するために、各スリット41,42には接続部が設けられる。この接続部については後述する。また、スリット41,42の空隙に、例えば銅やステンレスのような非磁性体を充填して非磁性リングを形成する場合には、接続部は不要である。   Similarly, the armature 4 that is an annular plate-shaped member facing the friction plate 8 also has a ring-shaped slit as a non-magnetic portion that is a magnetic shielding portion in order to link the magnetic flux to the friction plate 8 side. Two or more strips are provided with different radii from the slits in the friction plate 8. The armature 4 of this embodiment is provided with two ring-shaped slits 41 and 42 having different radii in order from the rotating shaft 7 side. The armature 4 is divided into a first ring portion 4A, a second ring portion 4B, and a third ring portion 4C from the rotary shaft 7 side by the slits 41 and 42. When the slits 41 and 42 are left as gaps, in order to connect the first ring part 4A and the second ring part 4B and the second ring part 4B and the third ring part 4C, A connection is provided. This connecting portion will be described later. Further, when a nonmagnetic ring is formed by filling the gaps of the slits 41 and 42 with a nonmagnetic material such as copper or stainless steel, a connecting portion is not necessary.

図3は本発明で使用する3条のスリット81,82,83が設けられたロータ1と、2条のスリット41,42が設けられたアーマチャ4の概略構成を示すものであり、スリット41,42、スリット81,82,83と接続部との関係を説明するものである。図3に示すように、ロータ1に3条のスリット81,82,83を設けた場合は、各スリット81,82,83にそれぞれ3箇所ずつの接続部85,86,87が設けられる。この実施例では、接続部85,86,87はロータ1の中心に対して120度毎に設けられているが、接続部85,86,87の個数及び位置はこの実施例に限定されるものではない。そして、このスリット81,82,83により摩擦板8が内側から第1ロータ部8A,第2ロータ部8B、第3ロータ部8C及び第4ロータ部8Dに分割されている。   FIG. 3 shows a schematic configuration of the rotor 1 provided with the three slits 81, 82, 83 used in the present invention and the armature 4 provided with the two slits 41, 42. 42, the relationship between the slits 81, 82, 83 and the connecting portion will be described. As shown in FIG. 3, when the three slits 81, 82, 83 are provided in the rotor 1, three connection portions 85, 86, 87 are provided in each of the slits 81, 82, 83. In this embodiment, the connecting portions 85, 86, 87 are provided every 120 degrees with respect to the center of the rotor 1. However, the number and positions of the connecting portions 85, 86, 87 are limited to this embodiment. is not. The friction plate 8 is divided into the first rotor portion 8A, the second rotor portion 8B, the third rotor portion 8C, and the fourth rotor portion 8D from the inside by the slits 81, 82, 83.

ロータ1に3条のスリット81,82,83が設けられた場合は、対向するアーマチャ4には、第2ロータ部8Bと第3ロータ部8Cに対向する部分にそれぞれスリット41,42が設けられる。従って、スリット41,42の半径はスリット81,82,83の半径とは異なる値である。アーマチャ4に2条のスリット41,42を設けた場合は、各スリット41,42にそれぞれ3箇所ずつの接続部44,45が設けられる。この実施例では、接続部44,45はアーマチャ4の中心に対して120度毎に設けられている。接続部44,45の個数及び位置はこの実施例に限定されるものではない。そして、このスリット41,42によりアーマチャ4が内側から第1リング部4A,第2リング部4B及び第3リング部4Cに分割されている。   When the three slits 81, 82, 83 are provided in the rotor 1, the opposing armature 4 is provided with the slits 41, 42 at the portions facing the second rotor portion 8B and the third rotor portion 8C, respectively. . Accordingly, the radii of the slits 41 and 42 are different from the radii of the slits 81, 82, and 83. When the two slits 41 and 42 are provided in the armature 4, three connection portions 44 and 45 are provided in each of the slits 41 and 42. In this embodiment, the connecting portions 44 and 45 are provided every 120 degrees with respect to the center of the armature 4. The number and position of the connecting portions 44 and 45 are not limited to this embodiment. The armature 4 is divided into a first ring portion 4A, a second ring portion 4B, and a third ring portion 4C from the inside by the slits 41 and 42.

以上のように構成されたロータ1とアーマチャ4では、第1リング部4Aが第1ロータ部8Aと第2ロータ部8Bに対向し、第2リング部4Bが第2ロータ部8Bと第3ロータ部8Cに対向し、第3リング部4Cが第3ロータ部8Cと第4ロータ部8Dに対向する。このように、ロータ1の摩擦板8とアーマチャ4の間には磁束が通れる対抗面の組、即ち対向磁路が6箇所にある。この構成では、第1ロータ部8Aから出た磁束は、破線で示すように、第1リング部4A→第2ロータ部8B→第2リング部4B→第3ロータ部8C→第3リング部4C→第4ロータ部8Dの経路で6箇所の対向磁路を鎖交する。そして、ロータ1とアーマチャ4の間に対向磁路が6箇所あると、4箇所しかない場合に比べて、ロータ1とアーマチャ4の間に強い吸引力が発生するので、同じ吸引力の場合は電磁コイルに与える起磁力を小さくできることは周知である。これを図4、図5を用いて説明する。   In the rotor 1 and the armature 4 configured as described above, the first ring portion 4A faces the first rotor portion 8A and the second rotor portion 8B, and the second ring portion 4B becomes the second rotor portion 8B and the third rotor. The third ring portion 4C faces the third rotor portion 8C and the fourth rotor portion 8D. Thus, between the friction plate 8 and the armature 4 of the rotor 1, there are six pairs of opposing surfaces through which magnetic flux can pass, that is, opposed magnetic paths. In this configuration, the magnetic flux emitted from the first rotor portion 8A is, as indicated by a broken line, the first ring portion 4A → the second rotor portion 8B → the second ring portion 4B → the third rotor portion 8C → the third ring portion 4C. → Link the six opposing magnetic paths along the path of the fourth rotor portion 8D. If there are six opposing magnetic paths between the rotor 1 and the armature 4, a stronger attractive force is generated between the rotor 1 and the armature 4 than when there are only four locations. It is well known that the magnetomotive force applied to the electromagnetic coil can be reduced. This will be described with reference to FIGS.

図4(a)はアーマチャ4に単一のリング状非磁性部41があり、ロータ1の摩擦板8に2条のリング状非磁性部81,82がある電磁クラッチの、摩擦面空隙(対向磁路間の空隙)が0mmの場合(オン時)のアーマチャとロータの状態を示す概略断面図である。図4(b)は図4(a)に示した電磁クラッチの、対向磁路間の空隙が0.5mmある場合(オフ時)のアーマチャ4とロータ1の状態を示す概略断面図である。図4(c)はアーマチャ4に2条のリング状非磁性部41,42があり、ロータ1の摩擦板8に3条のリング状非磁性部81,82,83がある電磁クラッチの、対向磁路間の空隙が0mmの場合(オン時)のアーマチャ4とロータ1の状態を示す概略断面図である。図4(d)は図4(a)に示した電磁クラッチの、対向磁路間の空隙が0.5mmある場合(オフ時)のアーマチャ4とロータ1の状態を示す概略断面図である。図4(a)から図4(d)に記載の符号が示す部材は図2で説明した符号が示す部材に対応している。   FIG. 4A shows a friction surface gap (opposing) of an electromagnetic clutch in which the armature 4 has a single ring-shaped nonmagnetic portion 41 and the friction plate 8 of the rotor 1 has two ring-shaped nonmagnetic portions 81 and 82. It is a schematic sectional drawing which shows the state of an armature and a rotor when the space | gap between magnetic paths is 0 mm (at the time of ON). FIG. 4B is a schematic cross-sectional view showing the state of the armature 4 and the rotor 1 when the gap between the opposed magnetic paths is 0.5 mm (when off) in the electromagnetic clutch shown in FIG. FIG. 4 (c) shows an opposing state of an electromagnetic clutch in which the armature 4 has two ring-shaped nonmagnetic portions 41, 42 and the friction plate 8 of the rotor 1 has three ring-shaped nonmagnetic portions 81, 82, 83. It is a schematic sectional drawing which shows the state of the armature 4 and the rotor 1 when the space | gap between magnetic paths is 0 mm (at the time of ON). FIG. 4D is a schematic cross-sectional view showing the state of the armature 4 and the rotor 1 when the gap between the opposing magnetic paths is 0.5 mm (when off) in the electromagnetic clutch shown in FIG. 4 (a) to 4 (d) correspond to the members indicated by the reference numerals described in FIG.

図5は図4(a)から図4(d)に示した電磁クラッチにおける対向磁路の数とオン時及びオフ→オン時の電磁コイルの起磁力に対する吸引力の大きさを比較して示すテーブルである。起磁力は必要な吸引力を得るための電流である。図5から分かるように、対向磁路の数が4の場合、オン時の吸引力4000Nを得るための起磁力は680ATであり、オフ→オン時の吸引力200Nを得るための起磁力は680ATである。これに対して、対向磁路の数が6の場合、オン時の吸引力4000Nを得るための起磁力は410ATで良い。よって、電磁クラッチをオンをオン状態に保持する時の起磁力は、対向磁路の数が6の方が少なくて済む。   FIG. 5 shows the number of opposing magnetic paths in the electromagnetic clutch shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d) and the magnitude of the attractive force with respect to the magnetomotive force of the electromagnetic coil when on and off → on. It is a table. The magnetomotive force is an electric current for obtaining a necessary attractive force. As can be seen from FIG. 5, when the number of opposing magnetic paths is 4, the magnetomotive force for obtaining the attractive force 4000N at the on time is 680AT, and the magnetomotive force for obtaining the attractive force 200N at the off → on is 680AT. It is. On the other hand, when the number of opposed magnetic paths is 6, the magnetomotive force for obtaining the attractive force 4000N at the time of ON may be 410AT. Therefore, when the electromagnetic clutch is held in the on state, the magnetomotive force is smaller when the number of opposed magnetic paths is six.

次に電磁クラッチをオフ状態からオン状態にする時の吸引力と起磁力については、対向磁路の数が6の場合、オフ→オン時の吸引力200Nを得るための起磁力は810ATであり、オン時の起磁力410ATでオフ→オンすると、吸引力は50Nしか得られない。これに対して、対向磁路の数が4の場合、オン時の起磁力680ATでオフ→オンすると、200Nの吸引力が得られるので、対向磁路の数が6の場合は、オフ→オン時の吸引力が対向磁路の数が4の場合に比べて弱いことが分かる。このため、対向磁路の数が6の電磁クラッチの場合は、オン時の起磁力で電磁コイルを駆動した時に、電磁クラッチをオフ状態からオン状態にするための作動吸引力が小さく、電磁クラッチの作動性(始動特性)が悪化する。   Next, with regard to the attractive force and magnetomotive force when the electromagnetic clutch is switched from the off state to the on state, when the number of opposing magnetic paths is 6, the magnetomotive force to obtain the attractive force 200N at the time of off to on is 810AT. When turned on with a magnetomotive force of 410 AT when turned on, an attractive force of only 50 N can be obtained. On the other hand, when the number of opposed magnetic paths is 4, turning off and turning on with the magnetomotive force 680AT at the time of turning on results in 200 N of attractive force, so when the number of opposed magnetic paths is 6, off → on It can be seen that the attractive force at that time is weaker than when the number of opposed magnetic paths is four. For this reason, in the case of an electromagnetic clutch having six opposing magnetic paths, when the electromagnetic coil is driven by the magnetomotive force at the time of turning on, the operating attractive force for turning the electromagnetic clutch from the off state to the on state is small. The operability (starting characteristics) of is deteriorated.

そこで、本発明では、図2(a)に示したDC−DCコンバータ11により、電磁クラッチがオンされた時に電磁コイルの起磁力を、電磁コイルに与える電圧を増大させることによって増大させる。図6(a)は、図2(a)に示したDC−DCコンバータ11の動作の一実施例を説明する波形図である。この実施例では、電磁クラッチがオフ状態の時刻t0において、電磁クラッチがオンされると、DC−DCコンバータ11によりバッテリ電圧の12Vが、例えば24Vに引き上げられて電磁コイルに印加される。そして、電磁クラッチのアーマチャがロータに吸引されて空隙が0になった時刻t1において、DC−DCコンバータ11により、電磁コイルに印加される電圧がバッテリ電圧の12Vに戻される。電磁クラッチのアーマチャがロータに吸引されて空隙が0になった時刻t1は、電磁クラッチにセンサを設けて検出することもできるが、通常は電磁クラッチをオンにする信号の検出から所定の経過時間として定めることができる。電磁クラッチのアーマチャがロータに吸引されて空隙が0になる時間は、機種によって異なるが、0.1〜1秒の間であり、機種に応じて定めれば良い。   Therefore, in the present invention, the magnetomotive force of the electromagnetic coil is increased by increasing the voltage applied to the electromagnetic coil when the electromagnetic clutch is turned on by the DC-DC converter 11 shown in FIG. FIG. 6A is a waveform diagram for explaining an embodiment of the operation of the DC-DC converter 11 shown in FIG. In this embodiment, when the electromagnetic clutch is turned on at time t0 when the electromagnetic clutch is off, the DC-DC converter 11 raises the battery voltage of 12V to, for example, 24V and applies it to the electromagnetic coil. Then, at time t1 when the armature of the electromagnetic clutch is attracted by the rotor and the gap becomes zero, the DC-DC converter 11 returns the voltage applied to the electromagnetic coil to the battery voltage of 12V. The time t1 when the armature of the electromagnetic clutch is attracted by the rotor and the gap becomes 0 can be detected by providing a sensor in the electromagnetic clutch, but usually a predetermined elapsed time from the detection of the signal for turning on the electromagnetic clutch Can be determined as The time for which the armature of the electromagnetic clutch is attracted to the rotor and the gap becomes 0 varies depending on the model, but is between 0.1 and 1 second, and may be determined according to the model.

例えば、電磁コイルの巻き数が203ターン(T)で、抵抗値が6Ωの場合、電磁コイルの通常のオン時では、電源電圧が12Vで電磁コイルに2Aの電流が流れるので、電磁コイルの起磁力は、2A×203T=406ATとなる。一方、電磁コイルをオフ状態からオン状態にする時には電源電圧が24Vにされるので電磁コイルに4Aの電流が流れることになり、電磁コイルの起磁力は、4A×203T=812ATとなる。この結果、図5に示した対向磁路の数が4の場合と同様に、電磁クラッチのオン時に必要な4000Nの吸引力、オフからオン時に必要な200Nの吸引力と同等の吸引力を、対向磁路の数を6にした場合でも得ることができる。   For example, when the number of turns of the electromagnetic coil is 203 turns (T) and the resistance value is 6Ω, when the electromagnetic coil is normally turned on, the power supply voltage is 12 V and a current of 2 A flows through the electromagnetic coil. The magnetic force is 2A × 203T = 406AT. On the other hand, when the electromagnetic coil is switched from the OFF state to the ON state, the power supply voltage is set to 24V, so that a current of 4A flows through the electromagnetic coil, and the magnetomotive force of the electromagnetic coil is 4A × 203T = 812AT. As a result, as in the case where the number of opposed magnetic paths shown in FIG. 5 is 4, an attractive force equal to the attractive force of 4000 N required when the electromagnetic clutch is turned on, and the attractive force equivalent to 200 N required when the electromagnetic clutch is turned on from off, Even when the number of opposed magnetic paths is 6, it can be obtained.

次に、図2(b)に示したPWM制御回路12を用いた場合の制御について説明する。PWM制御回路12は、電磁コイルに電源電圧12Vを断続的に印加して、電磁コイルに印加する電圧のデューティ比を変更することにより、電磁コイルに印加する起磁力を変更することができるものである。図6(b)は、図2(b)に示したPWM制御回路12の動作の一実施例を説明する波形図である。この実施例では、電磁クラッチがオフ状態の時刻t0において、電磁クラッチがオンされると、PWM制御回路12により電磁コイルに印加する電圧のデューティ比が100%に制御される。そして、電磁クラッチのアーマチャがロータに吸引されて空隙が0になった時刻t1において、PWM制御回路12により電磁コイルに印加する電圧のデューティ比が下げられる。   Next, control when the PWM control circuit 12 shown in FIG. 2B is used will be described. The PWM control circuit 12 can change the magnetomotive force applied to the electromagnetic coil by intermittently applying the power supply voltage 12V to the electromagnetic coil and changing the duty ratio of the voltage applied to the electromagnetic coil. is there. FIG. 6B is a waveform diagram for explaining an embodiment of the operation of the PWM control circuit 12 shown in FIG. In this embodiment, when the electromagnetic clutch is turned on at time t0 when the electromagnetic clutch is in the off state, the duty ratio of the voltage applied to the electromagnetic coil is controlled by the PWM control circuit 12 to 100%. Then, at time t1 when the armature of the electromagnetic clutch is attracted by the rotor and the gap becomes zero, the duty ratio of the voltage applied to the electromagnetic coil is lowered by the PWM control circuit 12.

例えば、電磁コイルの巻き数が203ターン(T)で、抵抗値が3Ωの場合、電磁コイルをオフ状態からオン状態にする時には、電源電圧が12Vでデューティ比が100%にされる。この場合、電磁コイルに4Aの電流が流れるので、電磁コイルの起磁力は、4A×203T=812ATとなる。一方、電磁コイルが通常のオン時になった場合は、デューティ比が下げられて電磁コイルに2.3Aの電流が流れるようにする。この場合、電磁コイルに2.3Aの電流が流れるので、電磁コイルの起磁力は、2.3A×203T=412.09ATとなる。この結果、図5に示した対向磁路の数が4の場合と同様に、電磁クラッチのオン時に必要な4000Nの吸引力、オフからオン時に必要な200Nの吸引力と同等の吸引力を、対向磁路の数を6にした場合でも得ることができる。   For example, when the number of turns of the electromagnetic coil is 203 turns (T) and the resistance value is 3Ω, when the electromagnetic coil is turned from the off state to the on state, the power supply voltage is 12 V and the duty ratio is set to 100%. In this case, since a current of 4A flows through the electromagnetic coil, the magnetomotive force of the electromagnetic coil is 4A × 203T = 812AT. On the other hand, when the electromagnetic coil is normally turned on, the duty ratio is lowered so that a current of 2.3 A flows through the electromagnetic coil. In this case, since a current of 2.3A flows through the electromagnetic coil, the magnetomotive force of the electromagnetic coil is 2.3A × 203T = 421.09AT. As a result, as in the case where the number of opposed magnetic paths shown in FIG. 5 is 4, an attractive force equal to the attractive force of 4000 N required when the electromagnetic clutch is turned on, and the attractive force equivalent to 200 N required when the electromagnetic clutch is turned on from off, Even when the number of opposed magnetic paths is 6, it can be obtained.

また、電磁コイルの巻き数が203ターン(T)で、抵抗値が3Ωの場合に図2(a)に示したDC−DCコンバータ11を使用する場合は、電磁クラッチのオン時に電磁コイルに6Vの電圧を印加し、オフからオン時に12Vの電圧を印加するようにすれば良い。   When the DC-DC converter 11 shown in FIG. 2 (a) is used when the number of turns of the electromagnetic coil is 203 turns (T) and the resistance value is 3Ω, 6V is applied to the electromagnetic coil when the electromagnetic clutch is turned on. And a voltage of 12 V may be applied from off to on.

ここで、ロータ1に設けるスリットに接続部が設けられている場合と、スリットに樹脂製の非磁性リングが埋め込まれている場合の磁気効率について説明する。図7(a)はリング状スリットの構造を説明するものであり、図7(b)はスリットに充填される、例えば銅やステンレスのような非磁性体製の非磁性リングの構造を説明するものである。なお、説明を簡単にするために、図7(a)、(b)にはロータに2条のスリットが設けられている場合を示しているが、図8には電磁クラッチのアーマチャとロータ間の対向磁路の数が6である場合の数値を示してある。図7(a)に示すように、接続部85,86は、電磁クラッチのロータ1に設けられた非磁性部であるリング状スリット81,82を分断するロータ1と同じ材質で作られたブリッジである。また、図7(b)に示すように、非磁性リング89は電磁クラッチのロータ1に設けられたリング状スリット81,82に充填された、例えば銅やステンレスのような非磁性体製のリングであり、リング状スリット81,82の両側を接続する部材である。そして、図8に示すテーブルには電磁クラッチのアーマチャとロータ間の対向磁路の数が6で、非磁性部がスリットで形成される場合と非磁性リングで構成される場合の、オン時及びオフ→オン時の電磁コイルの起磁力に対する吸引力の大きさが示してある。   Here, the magnetic efficiency in the case where the connecting portion is provided in the slit provided in the rotor 1 and in the case where the resin nonmagnetic ring is embedded in the slit will be described. FIG. 7A illustrates the structure of the ring-shaped slit, and FIG. 7B illustrates the structure of a non-magnetic ring made of a non-magnetic material such as copper or stainless steel, which is filled in the slit. Is. For simplicity, FIGS. 7A and 7B show the case where the rotor is provided with two slits, but FIG. 8 shows the gap between the armature of the electromagnetic clutch and the rotor. The numerical value when the number of opposed magnetic paths is 6 is shown. As shown in FIG. 7A, the connecting portions 85 and 86 are bridges made of the same material as the rotor 1 that divides the ring-shaped slits 81 and 82 that are nonmagnetic portions provided in the rotor 1 of the electromagnetic clutch. It is. Further, as shown in FIG. 7B, the nonmagnetic ring 89 is a ring made of a nonmagnetic material such as copper or stainless steel, which is filled in ring-shaped slits 81 and 82 provided in the rotor 1 of the electromagnetic clutch. It is a member that connects both sides of the ring-shaped slits 81, 82. In the table shown in FIG. 8, the number of opposed magnetic paths between the armature of the electromagnetic clutch and the rotor is 6, and when the nonmagnetic part is formed by a slit and when the nonmagnetic part is formed by a nonmagnetic ring, The magnitude of the attractive force with respect to the magnetomotive force of the electromagnetic coil at the time of off to on is shown.

図8から分かるように、対向磁路の数が6の場合でも、電磁クラッチがオンの時は、ロータに設けるリング状スリットが空隙になっているよりも、スリットに非磁性リングを充填した方が同じ吸引力を得るために電磁コイルに与える起磁力が少なくて済む。ところが、電磁クラッチがオフからオンされる時は、オン時と同じ起磁力を電磁コイルに与えると、吸引力がリング状スリットが空隙の場合は50Nであり、非磁性リングで充填した場合は34Nと小さい。そして、電磁クラッチがオフからオンされる時に必要な吸引力200Nを得るためには、リング状スリットが空隙の場合で810ATの起磁力、非磁性リングを充填した場合で850ATの起磁力が必要である。   As can be seen from FIG. 8, even when the number of opposed magnetic paths is 6, when the electromagnetic clutch is on, the slit is filled with a non-magnetic ring rather than the ring-shaped slit provided in the rotor is a gap. However, in order to obtain the same attractive force, the magnetomotive force applied to the electromagnetic coil is small. However, when the electromagnetic clutch is turned on from off, if the same magnetomotive force is applied to the electromagnetic coil as in the on state, the attractive force is 50 N when the ring-shaped slit is a gap, and 34 N when the ring is filled with a non-magnetic ring. And small. In order to obtain an attractive force of 200 N when the electromagnetic clutch is turned on from off, a magnetomotive force of 810AT is required when the ring-shaped slit is a gap, and a magnetomotive force of 850AT is required when the nonmagnetic ring is filled. is there.

しかしながら、図2に示した本発明のDC−DCコンパータ11或いはPWM制御回路12を用いて制御すれば、対向磁路の数が6の場合でも、ロータに設けるリング状スリットを空隙にせずにスリットに非磁性リングを充填した電磁クラッチの実用化が可能である。なお、図2に示した本発明のDC−DCコンパータ11或いはPWM制御回路12を備えた電磁クラッチ100は、対向磁路の数が6より多くても制御が可能である。   However, if the control is performed using the DC-DC converter 11 or the PWM control circuit 12 of the present invention shown in FIG. 2, even if the number of opposed magnetic paths is six, the ring-shaped slit provided in the rotor is not formed as a gap. It is possible to put to practical use an electromagnetic clutch filled with a non-magnetic ring. The electromagnetic clutch 100 including the DC-DC converter 11 or the PWM control circuit 12 of the present invention shown in FIG. 2 can be controlled even when the number of opposed magnetic paths is more than six.

そこで、図9を用いて対向磁路の数が8である本発明の第2の実施形態の電磁クラッチ100Aについて説明する。図9(a)は図1(a)に示したカーエアコンシステムの圧縮機に取り付けられた本発明の第2の実施形態に係る電磁クラッチ100Aの断面構成を含む電磁クラッチ100Aの一実施例の構成図である。第2の実施形態の電磁クラッチ100Aが第1の実施形態の電磁クラッチ100と異なる点は、ロータ1の摩擦板8とアーマチャ4の構造のみであり、その他の構造は第1の実施形態の電磁クラッチ100と全く同じである。従って、第2の実施形態の電磁クラッチ100Aでは、摩擦板8とアーマチャ4以外の構成部材については、第1の実施形態の電磁クラッチ100と同じ符号を付してその説明を省略する。   Therefore, an electromagnetic clutch 100A according to a second embodiment of the present invention in which the number of opposed magnetic paths is 8 will be described with reference to FIG. FIG. 9A shows an example of an electromagnetic clutch 100A including a cross-sectional configuration of the electromagnetic clutch 100A according to the second embodiment of the present invention attached to the compressor of the car air conditioner system shown in FIG. It is a block diagram. The electromagnetic clutch 100A of the second embodiment is different from the electromagnetic clutch 100 of the first embodiment only in the structure of the friction plate 8 and the armature 4 of the rotor 1, and the other structure is the electromagnetic clutch of the first embodiment. It is exactly the same as the clutch 100. Therefore, in the electromagnetic clutch 100A of the second embodiment, constituent members other than the friction plate 8 and the armature 4 are denoted by the same reference numerals as those of the electromagnetic clutch 100 of the first embodiment, and description thereof is omitted.

第1の実施形態の電磁クラッチ100では摩擦板8に、ステータ2に内蔵される電磁コイル3が発生する磁束をアーマチャ4側に鎖交させるために、ベアリング6側から順に半径の異なる3条のリング状のスリット81,82,83が設けられていた。そして、このスリット81,82,83により摩擦板8は回転軸7側から第1ロータ部8A,第2ロータ部8B、第3ロータ部8C及び第4ロータ部8Dに分割されていた。これに対して、第2の実施形態の電磁クラッチ100Aでは摩擦板8に、ベアリング6側から順に半径の異なる4条のリング状のスリット81,82,83、84が設けられている。そして、このスリット81,82,83、84により摩擦板8は回転軸7側から第1ロータ部8A,第2ロータ部8B、第3ロータ部8C、4ロータ部8D及び第5ロータ部8Eに分割されている。   In the electromagnetic clutch 100 of the first embodiment, in order to link the magnetic flux generated by the electromagnetic coil 3 built in the stator 2 to the friction plate 8 to the armature 4 side, the three strips having different radii in order from the bearing 6 side. Ring-shaped slits 81, 82, 83 were provided. The friction plate 8 is divided into the first rotor portion 8A, the second rotor portion 8B, the third rotor portion 8C, and the fourth rotor portion 8D from the rotary shaft 7 side by the slits 81, 82, 83. On the other hand, in the electromagnetic clutch 100A of the second embodiment, the friction plate 8 is provided with four ring-shaped slits 81, 82, 83, and 84 having different radii in order from the bearing 6 side. The friction plates 8 are moved from the rotary shaft 7 side to the first rotor portion 8A, the second rotor portion 8B, the third rotor portion 8C, the fourth rotor portion 8D, and the fifth rotor portion 8E by the slits 81, 82, 83, 84. It is divided.

スリット81,82,83、84を空隙のままにする時は、第1ロータ部8Aと第2ロータ部8B、第2ロータ部8Bと第3ロータ部8C、第3ロータ部8Cと第4ロータ部8D及び第4ロータ部8Dと第5ロータ部8Eとを接続するために、各スリット81,82,83、84に接続部が設けられる点も同様である。スリット81,82,83、84の空隙に、例えば銅やステンレスのような非磁性体の部材を充填して非磁性リングを形成する場合には、接続部は不要である。   When the slits 81, 82, 83, and 84 are left as gaps, the first rotor portion 8A and the second rotor portion 8B, the second rotor portion 8B and the third rotor portion 8C, the third rotor portion 8C and the fourth rotor This is also the same in that connection portions are provided in the slits 81, 82, 83, 84 in order to connect the portion 8D, the fourth rotor portion 8D, and the fifth rotor portion 8E. When the non-magnetic ring is formed by filling the gaps of the slits 81, 82, 83, and 84 with a non-magnetic member such as copper or stainless steel, a connecting portion is unnecessary.

一方、第1の実施形態のアーマチャ4には、回転軸7側から順に半径の異なる2条のリング状のスリット41,42が設けられていた。そして、このスリット41,42によりアーマチャ4は回転軸7側から第1リング部4A,第2リング部4B及び第3リング部4Cに分割されていた。これに対して、第2の実施形態の電磁クラッチ100Aではアーマチャ4に、回転軸7側から順に半径の異なる3条のリング状のスリット41,42、43が設けられている。そして、このスリット41,42、43によりアーマチャ4は回転軸7側から第1リング部4A,第2リング部4B、第3リング部4C及び第4リング部4Dに分割されている。スリット41,42、43を空隙のままにする時は、第1リング部4Aと第2リング部4B、第2リング部4Bと第3リング部4C及び第3リング部4Cと第4リング部4Dを接続するために、各スリット41,42、43には接続部が設けられる。また、スリット41,42、43の空隙に、例えば銅やステンレスのような非磁性体の部材を充填して非磁性リングを形成する場合には、接続部は不要である。   On the other hand, the armature 4 of the first embodiment was provided with two ring-shaped slits 41 and 42 having different radii in order from the rotating shaft 7 side. The armature 4 is divided into the first ring portion 4A, the second ring portion 4B, and the third ring portion 4C from the rotary shaft 7 side by the slits 41 and 42. On the other hand, in the electromagnetic clutch 100A of the second embodiment, the armature 4 is provided with three ring-shaped slits 41, 42, 43 having different radii in order from the rotary shaft 7 side. The armature 4 is divided into the first ring portion 4A, the second ring portion 4B, the third ring portion 4C, and the fourth ring portion 4D from the rotary shaft 7 side by the slits 41, 42, and 43. When the slits 41, 42, 43 are left as gaps, the first ring portion 4A and the second ring portion 4B, the second ring portion 4B and the third ring portion 4C, and the third ring portion 4C and the fourth ring portion 4D. Are connected to the slits 41, 42, and 43. Further, when the non-magnetic ring is formed by filling the gaps of the slits 41, 42, and 43 with a non-magnetic member such as copper or stainless steel, a connecting portion is unnecessary.

図9(b)は図9(a)で説明した第2の実施形態の電磁クラッチ100Aの一実施例の変形実施例の構成を示すものであり、DC−DCコンバータ11の代わりにPWM制御回路12が使用された実施例を示す部分構成図である。第2の実施形態の電磁クラッチ100AにおいてもDC−DCコンバータ11とPWM制御回路12の何れも使用することができる。   FIG. 9B shows a configuration of a modified example of one example of the electromagnetic clutch 100 </ b> A of the second embodiment described in FIG. 9A, and a PWM control circuit instead of the DC-DC converter 11. It is a partial block diagram which shows the Example in which 12 was used. Both the DC-DC converter 11 and the PWM control circuit 12 can be used in the electromagnetic clutch 100A of the second embodiment.

図10は本発明で使用する4条のスリット81,82,83、84が設けられたロータ1と、3条のスリット41,42、43が設けられたアーマチャ4の概略構成を示すものである。図10には、スリット41,42、43にある接続部44,45,46と、スリット81,82,83、64にある接続部85,86,87,88が示されている。ロータ1に4条のスリット81,82,83、84を設けた場合は、各スリット81,82,83、84にそれぞれ3箇所ずつの接続部85,86,87、88が設けられる。この実施例では、接続部85,86,87、88はロータ1の中心に対して120度毎に設けられているが、接続部85,86,87、88の個数及び位置はこの実施例に限定されるものではない。そして、このスリット81,82,83、84により摩擦板8が内側から第1ロータ部8A,第2ロータ部8B、第3ロータ部8C、第4ロータ部8D及び第5ロータ部8Eに分割されている。   FIG. 10 shows a schematic configuration of the rotor 1 provided with four slits 81, 82, 83, 84 and the armature 4 provided with three slits 41, 42, 43 used in the present invention. . FIG. 10 shows connection portions 44, 45, 46 in the slits 41, 42, 43 and connection portions 85, 86, 87, 88 in the slits 81, 82, 83, 64. When the four slits 81, 82, 83, 84 are provided in the rotor 1, three connection portions 85, 86, 87, 88 are provided in each of the slits 81, 82, 83, 84. In this embodiment, the connecting portions 85, 86, 87, 88 are provided every 120 degrees with respect to the center of the rotor 1. However, the number and positions of the connecting portions 85, 86, 87, 88 are the same as in this embodiment. It is not limited. The friction plate 8 is divided into the first rotor portion 8A, the second rotor portion 8B, the third rotor portion 8C, the fourth rotor portion 8D, and the fifth rotor portion 8E from the inside by the slits 81, 82, 83, 84. ing.

ロータ1に4条のスリット81,82,83、84が設けられた場合は、対向するアーマチャ4には、第2ロータ部8B、第3ロータ部8C及び第4ロータ部8Dに対向する部分にそれぞれスリット41,42、43が設けられる。従って、スリット41,42、43の半径はスリット81,82,83、84の半径とは異なる値である。アーマチャ4に3条のスリット41,42、43を設けた場合は、各スリット41,42、43にそれぞれ3箇所ずつの接続部44,45、46が設けられる。この実施例では、接続部44,45、46はアーマチャ4の中心に対して120度毎に設けられているが、接続部44,45、46の個数及び位置はこの実施例に限定されるものではない。そして、このスリット41,42、43によりアーマチャ4が内側から第1リング部4A,第2リング部4B、第3リング部4C及び第4リング部4Dに分割されている。   When the four slits 81, 82, 83, 84 are provided in the rotor 1, the facing armature 4 has a portion facing the second rotor portion 8B, the third rotor portion 8C, and the fourth rotor portion 8D. Slits 41, 42, and 43 are provided, respectively. Therefore, the radii of the slits 41, 42, 43 are different from the radii of the slits 81, 82, 83, 84. When the three slits 41, 42, 43 are provided in the armature 4, three connection portions 44, 45, 46 are provided in each of the slits 41, 42, 43. In this embodiment, the connecting portions 44, 45, 46 are provided every 120 degrees with respect to the center of the armature 4. However, the number and positions of the connecting portions 44, 45, 46 are limited to this embodiment. is not. The armature 4 is divided into the first ring portion 4A, the second ring portion 4B, the third ring portion 4C, and the fourth ring portion 4D from the inside by the slits 41, 42, and 43.

そして、第1リング部4Aが第1、第3ロータ部8A、8Bに対向し、第2リング部4Bが第2、第3ロータ部8B、8Cに対向し、第3リング部4Cが第3、第4のロータ部8C、8Dに対向し、第4リング部4Dが第4、第5のロータ部8D、8Eに対向する。このように、ロータ1の摩擦板8とアーマチャ4の間には磁束が通れる対抗面の組、即ち対向磁路が8箇所にある。この構成では、第1ロータ部8Aから出た磁束は、破線で示すように、第1リング部4A→第2ロータ部8B→第2リング部4B→第3ロータ部8C→第3リング部4C→第4ロータ部8D→第4リング部4D→第5ロータ部8Eの経路で8箇所の対向磁路を鎖交する。   The first ring portion 4A is opposed to the first and third rotor portions 8A and 8B, the second ring portion 4B is opposed to the second and third rotor portions 8B and 8C, and the third ring portion 4C is third. The fourth rotor portion 8C and 8D are opposed to each other, and the fourth ring portion 4D is opposed to the fourth and fifth rotor portions 8D and 8E. As described above, there are eight opposing magnetic paths between the friction plate 8 of the rotor 1 and the armature 4, that is, eight opposing magnetic paths. In this configuration, the magnetic flux emitted from the first rotor portion 8A is, as indicated by a broken line, the first ring portion 4A → the second rotor portion 8B → the second ring portion 4B → the third rotor portion 8C → the third ring portion 4C. → Link the eight opposing magnetic paths in the path of the fourth rotor part 8D → the fourth ring part 4D → the fifth rotor part 8E.

ロータ1とアーマチャ4の間に対向磁路が8箇所ある場合は、電磁クラッチのオン時の吸引力と起磁力及び電磁クラッチをオフ状態からオン状態にする時の吸引力と起磁力は、対向磁路が6箇所ある場合と同様に作動性が悪化する特性を有する。よって、ロータ1とアーマチャ4の間に対向磁路が8箇所ある場合も、本発明のDC−DCコンバータ11とPWM制御回路12のような起磁力変更回路10を用いて起磁力を変更し、ロータ1とアーマチャ4の間に対向磁路が4箇所の場合と同様に制御できる。   When there are eight opposing magnetic paths between the rotor 1 and the armature 4, the attraction force and magnetomotive force when the electromagnetic clutch is on and the attraction force and magnetomotive force when the electromagnetic clutch is switched from the off state to the on state are opposite. Similar to the case where there are six magnetic paths, the operability deteriorates. Therefore, even when there are eight opposing magnetic paths between the rotor 1 and the armature 4, the magnetomotive force is changed using the magnetomotive force changing circuit 10 such as the DC-DC converter 11 and the PWM control circuit 12 of the present invention, Control can be performed in the same manner as in the case of four opposing magnetic paths between the rotor 1 and the armature 4.

以上の実施の形態では、電磁クラッチ100を自動車用空調装置の圧縮機に適用したが、本発明の電磁クラッチは、他の回転機器にも同様に適用することができる。したがって、エンジンからの動力によりロータ1を駆動するのではなく、他の回転駆動源(例えばモータ)によりロータ1を駆動するようにしても良い。また、電磁クラッチ100を介して回転力が伝達される従動側機器は圧縮機以外であっても良い。   In the above embodiment, the electromagnetic clutch 100 is applied to the compressor of the automotive air conditioner. However, the electromagnetic clutch of the present invention can be applied to other rotating devices as well. Therefore, the rotor 1 may be driven by another rotational drive source (for example, a motor) instead of driving the rotor 1 by power from the engine. The driven device to which the rotational force is transmitted via the electromagnetic clutch 100 may be other than the compressor.

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。   The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications unless the features of the present invention are impaired. The constituent elements of the embodiment and the modified examples include those that can be replaced while maintaining the identity of the invention and that are obvious for replacement. That is, other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. Moreover, it is also possible to arbitrarily combine one or more of the above-described embodiments and modified examples.

以上のように、電磁クラッチ、電磁クラッチの制御装置及び電磁クラッチの制御方法によれば、電磁クラッチの電磁コイルへの通電開始指令が出された時に、電磁コイルに通常よりも大きな起磁力が与えられる。このため、電磁コイルへの通電開始指令が出された時にロータとアーマチャとの間に大きな電磁吸引力が発生し、電磁クラッチがオフ状態からオン状態になる際の電磁クラッチの作動性を高めることができる。そしてその後、アーマチャが摩擦板に吸着されると電磁コイルの起磁力が通常状態の起磁力に戻されるため、電磁コイルの消費電力を抑えることができる。   As described above, according to the electromagnetic clutch, the electromagnetic clutch control device, and the electromagnetic clutch control method, when an energization start command is issued to the electromagnetic coil of the electromagnetic clutch, a larger magnetomotive force than usual is given to the electromagnetic coil. It is done. For this reason, when an energization start command is issued to the electromagnetic coil, a large electromagnetic attractive force is generated between the rotor and the armature, and the operability of the electromagnetic clutch is improved when the electromagnetic clutch is switched from the off state to the on state. Can do. After that, when the armature is attracted to the friction plate, the magnetomotive force of the electromagnetic coil is returned to the normal magnetomotive force, so that the power consumption of the electromagnetic coil can be suppressed.

1 ロータ
2 ステータ
3 電磁コイル
4 アーマチャ
7 回転軸
8 摩擦板
10 起磁力変更回路
30 制御装置
35 制御部
100,100A 電磁クラッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 2 Stator 3 Electromagnetic coil 4 Armature 7 Rotating shaft 8 Friction plate 10 Magnetomotive force change circuit 30 Controller 35 Controller 100, 100A Electromagnetic clutch

Claims (16)

円周方向に半径が異なる少なくとも2条の非磁性部(41,42)が設けられて回転軸(7)に取り付けられたアーマチャ(4)と、
前記アーマチャ(4)に対向する摩擦板(8)を備え、前記摩擦板(8)には円周方向の半径を異ならせて前記非磁性部(41,42)に重ならないようにした少なくとも3条の非磁性部(81,82,83)が設けられ、外力により前記回転軸(7)に対して回転するロータ(1)と、
通電により発生する磁束を前記摩擦板(8)に与えて前記アーマチャ(4)を電磁吸引して前記ロータ(1)に固着させる電磁コイル(3)を備えたステータ(2)と、
前記電磁コイル(3)への通電を制御する制御装置(30)とを備え、
前記制御装置(30)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)の起磁力を高め、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)の起磁力を通常動作時の起磁力に戻す起磁力変更手段(10)を備えることを特徴とする電磁クラッチ。
An armature (4) provided with at least two non-magnetic portions (41, 42) having different radii in the circumferential direction and attached to the rotating shaft (7);
A friction plate (8) facing the armature (4) is provided, and the friction plate (8) has a circumferential radius different so that it does not overlap the nonmagnetic portions (41, 42). A rotor (1) provided with nonmagnetic portions (81, 82, 83) of a strip and rotating with respect to the rotation shaft (7) by an external force;
A stator (2) provided with an electromagnetic coil (3) that applies magnetic flux generated by energization to the friction plate (8) and electromagnetically attracts the armature (4) to the rotor (1);
A control device (30) for controlling energization to the electromagnetic coil (3),
When an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3), the control device (30) increases the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3), the armature (4) is electromagnetically attracted, and the rotor ( An electromagnetic clutch comprising a magnetomotive force changing means (10) for returning the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) to the magnetomotive force during normal operation when fixed to 1).
前記アーマチャ(4)には2条の非磁性部(41,42)があり、前記ロータ(1)には3条の非磁性部(81,82,83)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電磁クラッチ。   The armature (4) has two non-magnetic portions (41, 42), and the rotor (1) has three non-magnetic portions (81, 82, 83). The electromagnetic clutch according to claim 1. 前記非磁性部(41,42、81,82,83)がスリットであり、
前記アーマチャ(4)は、前記2条のスリット(41,42)により、前記回転軸(7)側から第1リング部(4A)、第2リング部(4B)及び第3リング部(4C)に分割されており、前記第1リング部(4A)と第2リング部(4B)の間及び前記第2リング部(4B)と第3リング部(4C)の間は、前記2条のスリット(41,42)を複数に分断する接続部(43,44)によって接続されており、
前記ロータ(1)は、前記3条のスリット(81,82,83)により、前記回転軸(7)側から第1ロータ部(8A)、第2ロータ部(8B)、第3ロータ部(8C)及び第4ロータ部(8D)に分割されており、前記第1ロータ部(8A)と第2ロータ部(8B)の間、前記第2ロータ部(8B)と第3ロータ部(8C)及び前記第3ロータ部(8C)と第4ロータ部(8D)の間は、前記3条のスリット(81,82,83)を複数に分断する接続部(84,85,86)によって接続されていることを特徴とする請求項2に記載の電磁クラッチ。
The nonmagnetic part (41, 42, 81, 82, 83) is a slit,
The armature (4) includes a first ring portion (4A), a second ring portion (4B), and a third ring portion (4C) from the rotary shaft (7) side by the two slits (41, 42). The two slits are provided between the first ring part (4A) and the second ring part (4B) and between the second ring part (4B) and the third ring part (4C). (41, 42) are connected by a connection part (43, 44) that divides into a plurality of parts,
The rotor (1) has a first rotor portion (8A), a second rotor portion (8B), and a third rotor portion (from the rotary shaft (7) side) by the three slits (81, 82, 83). 8C) and a fourth rotor part (8D), and are divided between the first rotor part (8A) and the second rotor part (8B), the second rotor part (8B) and the third rotor part (8C). ) And the third rotor portion (8C) and the fourth rotor portion (8D) are connected by connecting portions (84, 85, 86) that divide the three slits (81, 82, 83) into a plurality of portions. The electromagnetic clutch according to claim 2, wherein the electromagnetic clutch is provided.
前記非磁性部(41,42、81,82,83)が非磁性リングであり、
前記アーマチャ(4)は、前記2条の非磁性リング(41,42)により、前記回転軸(7)側から第1リング部(4A)、第2リング部(4B)及び第3リング部(4C)に分割されており、前記第1リング部(4A)と第2リング部(4B)の間及び前記第2リング部(4B)と第3リング部(4C)の間は、前記2条の非磁性リング(41,42)により接続されており、
前記ロータ(1)は、前記3条の非磁性リング(81,82,83)により、前記回転軸(7)側から第1ロータ部(8A)、第2ロータ部(8B)、第3ロータ部(8C)及び第4ロータ部(8D)に分割されており、前記第1ロータ部(8A)と第2ロータ部(8B)の間、前記第2ロータ部(8B)と第3ロータ部(8C)及び前記第3ロータ部(8C)と第4ロータ部(8D)の間は、前記3条の非磁性リング(81,82,83)により接続されていることを特徴とする請求項2に記載の電磁クラッチ。
The nonmagnetic part (41, 42, 81, 82, 83) is a nonmagnetic ring,
The armature (4) includes a first ring portion (4A), a second ring portion (4B), and a third ring portion (from the rotating shaft (7) side) by the two non-magnetic rings (41, 42). 4C), and between the first ring part (4A) and the second ring part (4B) and between the second ring part (4B) and the third ring part (4C), Are connected by non-magnetic rings (41, 42).
The rotor (1) includes a first rotor portion (8A), a second rotor portion (8B), and a third rotor from the rotating shaft (7) side by the three non-magnetic rings (81, 82, 83). Divided into a portion (8C) and a fourth rotor portion (8D), and between the first rotor portion (8A) and the second rotor portion (8B), the second rotor portion (8B) and the third rotor portion. (8C) and the third rotor portion (8C) and the fourth rotor portion (8D) are connected by the three non-magnetic rings (81, 82, 83). 2. The electromagnetic clutch according to 2.
前記ロータ(1)は、前記摩擦板(8)の裏面側にリング状の凹部(18)を備えており、前記凹部(18)内に前記ステータの電磁コイル(3)が配置されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の電磁クラッチ。   The rotor (1) includes a ring-shaped recess (18) on the back side of the friction plate (8), and the electromagnetic coil (3) of the stator is disposed in the recess (18). The electromagnetic clutch according to any one of claims 1 to 4, wherein: 前記起磁力変更手段(10)は、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時を、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時からの経過時間で判断することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の電磁クラッチ。   The magnetomotive force changing means (10) is configured such that when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), a time since the start of energization to the electromagnetic coil (3) is issued. The electromagnetic clutch according to any one of claims 1 to 5, wherein the determination is based on time. 前記起磁力変更手段(10)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)に印加する電圧を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時に与える電圧よりも高くし、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)に印加する電圧を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時に与える電圧に戻す電圧変更手段(11)を備えることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の電磁クラッチ。   The magnetomotive force changing means (10) gives a voltage to be applied to the electromagnetic coil (3) during normal operation of the electromagnetic clutch (100) when an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3). A voltage applied to the electromagnetic coil (3) during normal operation of the electromagnetic clutch (100) when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1). The electromagnetic clutch according to any one of claims 1 to 6, further comprising a voltage changing means (11) for returning to the position. 前記起磁力変更手段(10)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)に供給する電流のデューティ比を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時のデューティ比よりも高くし、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)に供給する電流のデューティ比を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時のデューティ比に戻すデューティ比変更手段(12)を備えることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の電磁クラッチ。   The magnetomotive force changing means (10) sets the duty ratio of the current supplied to the electromagnetic coil (3) when a command to start energization to the electromagnetic coil (3) is issued. The duty ratio of the current supplied to the electromagnetic coil (3) when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1) is set higher than the duty ratio during operation. The electromagnetic clutch according to any one of claims 1 to 7, further comprising duty ratio changing means (12) for returning the duty ratio to the duty ratio during normal operation. 円周方向に半径が異なる少なくとも2条の非磁性部(41,42)が設けられて回転軸(7)に取り付けられたアーマチャ(4)と、該アーマチャ(4)に対向する摩擦板(8)を備え、該摩擦板(8)には円周方向の半径を異ならせて前記非磁性部(41,42)に重ならないようにした少なくとも3条の非磁性部(81,82,83)が設けられ、外力により前記回転軸(7)に対して回転するロータ(1)及び通電により発生する磁束を前記摩擦板(8)に与えて前記アーマチャ(4)を電磁吸引して前記ロータ(1)に固着させる電磁コイル(3)を備えたステータ(2)を備える電磁クラッチ(100)の制御装置(30)であって、
前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)の起磁力を高め、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)の起磁力を通常動作時の起磁力に戻す起磁力変更手段(10)を備えることを特徴とする電磁クラッチの制御装置。
An armature (4) provided with at least two non-magnetic portions (41, 42) having different radii in the circumferential direction and attached to the rotating shaft (7), and a friction plate (8) facing the armature (4) ), And the friction plate (8) has at least three nonmagnetic parts (81, 82, 83) that have different radii in the circumferential direction so as not to overlap the nonmagnetic parts (41, 42). The rotor (1) that rotates with respect to the rotating shaft (7) by an external force and a magnetic flux generated by energization are applied to the friction plate (8) to electromagnetically attract the armature (4) to the rotor ( 1) a control device (30) for an electromagnetic clutch (100) comprising a stator (2) comprising an electromagnetic coil (3) to be fixed to 1),
When an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3), the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) is increased, and when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), An electromagnetic clutch control device comprising magnetomotive force changing means (10) for returning the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) to the magnetomotive force during normal operation.
前記起磁力変更手段(10)は、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時を、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時からの経過時間で判断することを特徴とする請求項9に記載の電磁クラッチの制御装置。   The magnetomotive force changing means (10) is configured such that when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), a time since the start of energization to the electromagnetic coil (3) is issued. 10. The electromagnetic clutch control device according to claim 9, wherein the determination is made based on time. 前記起磁力変更手段(10)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)に印加する電圧を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時に与える電圧よりも高くし、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)に印加する電圧を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時に与える電圧に戻す電圧変更手段(11)を備えることを特徴とする請求項9又は10に記載の電磁クラッチの制御装置。   The magnetomotive force changing means (10) gives a voltage to be applied to the electromagnetic coil (3) during normal operation of the electromagnetic clutch (100) when an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3). A voltage applied to the electromagnetic coil (3) during normal operation of the electromagnetic clutch (100) when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1). The electromagnetic clutch control device according to claim 9 or 10, further comprising voltage changing means (11) for returning to the above. 前記起磁力変更手段(10)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)に供給する電流のデューティ比を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時のデューティ比よりも高くし、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)に供給する電流のデューティ比を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時のデューティ比に戻すデューティ比変更手段(12)を備えることを特徴とする請求項9又は10に記載の電磁クラッチの制御装置。   The magnetomotive force changing means (10) sets the duty ratio of the current supplied to the electromagnetic coil (3) when a command to start energization to the electromagnetic coil (3) is issued. The duty ratio of the current supplied to the electromagnetic coil (3) when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1) is set higher than the duty ratio during operation. 11. The electromagnetic clutch control device according to claim 9, further comprising: a duty ratio changing means (12) for returning the duty ratio to a duty ratio during normal operation. 円周方向に半径が異なる少なくとも2条の非磁性部(41,42)が設けられて回転軸(7)に取り付けられたアーマチャ(4)、該アーマチャ(4)に対向する摩擦板(8)を備え、該摩擦板(8)には円周方向の半径を異ならせて前記非磁性部(41,42)に重ならないようにした少なくとも3条の非磁性部(81,82,83)が設けられ、外力により前記回転軸(7)に対して回転するロータ(1)、通電により発生する磁束を前記摩擦板(8)に与えて前記アーマチャ(4)を電磁吸引して前記ロータ(1)に固着させる電磁コイル(3)を備えたステータ(2)、及び前記電磁コイル(8)の通電制御を行う制御装置(30)を備える電磁クラッチ(100)の制御方法であって、
前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記制御装置(30)に前記電磁コイル(3)の起磁力を高める動作を行わせ、
前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記制御装置(30)に前記電磁コイル(3)の起磁力を通常動作時の起磁力に戻す動作を行わせることを特徴とする電磁クラッチの制御方法。
An armature (4) provided with at least two non-magnetic portions (41, 42) having different radii in the circumferential direction and attached to the rotating shaft (7), and a friction plate (8) facing the armature (4) The friction plate (8) has at least three nonmagnetic portions (81, 82, 83) that have different radii in the circumferential direction so as not to overlap the nonmagnetic portions (41, 42). A rotor (1) that rotates with respect to the rotating shaft (7) by an external force; and a magnetic flux generated by energization is applied to the friction plate (8) to electromagnetically attract the armature (4) to the rotor (1). A control method of an electromagnetic clutch (100) including a stator (2) having an electromagnetic coil (3) to be fixed to the electromagnetic coil (8) and a control device (30) for controlling energization of the electromagnetic coil (8),
When an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3), the controller (30) is caused to perform an operation of increasing the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3),
When the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), the controller (30) is caused to perform an operation of returning the magnetomotive force of the electromagnetic coil (3) to the magnetomotive force during normal operation. An electromagnetic clutch control method characterized by the above.
前記制御装置(30)は、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時を、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時からの経過時間で判断することを特徴とする請求項13に記載の電磁クラッチの制御方法。   When the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), the control device (30) is an elapsed time from when an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3). 14. The electromagnetic clutch control method according to claim 13, wherein the determination is performed. 前記制御装置(30)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)に印加する電圧を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時に与える電圧よりも高くし、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)に印加する電圧を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時に与える電圧に戻す電圧変更手段(11)を備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の電磁クラッチの制御方法。   When the energization start command is issued to the electromagnetic coil (3), the control device (30) applies a voltage applied to the electromagnetic coil (3) from a voltage applied during normal operation of the electromagnetic clutch (100). When the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1), the voltage applied to the electromagnetic coil (3) is returned to the voltage applied during normal operation of the electromagnetic clutch (100). 15. The electromagnetic clutch control method according to claim 13 or 14, further comprising voltage changing means (11). 前記制御装置(30)は、前記電磁コイル(3)への通電開始指令が出された時に、前記電磁コイル(3)に供給する電流のデューティ比を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時のデューティ比よりも高くし、前記アーマチャ(4)が電磁吸引されて前記ロータ(1)に固着した時に、前記電磁コイル(3)に供給する電流のデューティ比を、前記電磁クラッチ(100)の通常動作時のデューティ比に戻すデューティ比変更手段(12)を備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の電磁クラッチの制御方法。   The controller (30) determines the duty ratio of the current supplied to the electromagnetic coil (3) when a normal operation of the electromagnetic clutch (100) is performed when an energization start command is issued to the electromagnetic coil (3). The duty ratio of the current supplied to the electromagnetic coil (3) when the armature (4) is electromagnetically attracted and fixed to the rotor (1) is set to be higher than the duty ratio of the electromagnetic clutch (100). 15. The electromagnetic clutch control method according to claim 13, further comprising duty ratio changing means (12) for returning the duty ratio to that during normal operation.
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